从“错误”中探究物理概念教学

2014-05-27张志华

中国教育技术装备 2014年21期

◆张志华

作者：张志华，南京师范大学研究生，研究方向为教育技术学（210000）。

物理概念是对客观事物本质属性的贴切的反映，也是人们用来建构其他物理知识的基础。一些基本概念能否掌握好，首先会给学生对相关章节内容的掌握带来很大影响，进而影响到对整个物理学科知识的学习。因此，帮助学习者掌握好物理概念在物理教学中变得尤为重要。

在教学过程中，物理概念是物理基础知识中教师难以灌输、学生也难以理解的内容。尽管教师精心钻研教材，注意了解学生，细心选择教法，然而在教学实践中仍会出现很多问题。譬如：学习者只是单纯记住了某个概念，对于概念的应用却感觉无从下手；又或者将某些相似性概念混淆，从而在解题过程中出现各种差错等。问题的出现若得不到解决，不仅打击学生的学习信心，而且会削减他们学习物理的兴趣，致使他们逐渐厌学物理。

为了帮助教师能更好地进行物理概念教学，本文以高一物理加速度概念为例，立足于研究学生概念错误的成因，分析并总结出解决这些问题的办法，从而为概念教学提供更好的建议。

1 学生加速度概念基本知识的问卷调查分析

此次调查的对象是南师附中高一的一个班级，采用问卷形式（附问卷），被调查人数34 人，收回问卷34份，下面是对调查结果进行的分析。

“加速度”表层定义理解调查如图1所示，在调查中发现：对第一题的回答，有44%的学生认为加速度大的物体，速度变化也一定越大；认为有加速度的物体，速度一定会增加的学生占35.3%，不能判断加速度方向的占20.6%。

图1 第一题调查结果

从结果中可以看出，很多学生对于加速度基本概念把握得不够透彻，认为加速度大的物体，速度变化就大，明显是将速度的变化率与速度变化量两个内容混淆了；认为有加速度，物体速度就会增加，也是学习者模糊加速度与速度概念的一个表现。

正确理解：速度是描述物体的运动状态的量，而加速度则是描述物体运动状态变化快慢的物理量。对于这种相似易混淆的概念，在对初学者进行教学时，教师可以组织学生参与讨论，帮助学生纠正错误的认识。如分析从汽车启动、匀速行驶到突然刹车三个阶段，比较加速度和速度。通过课堂讨论，使学习者意识到，当物体速度很大的时候，加速度不一定大；加速度大时，速度也不一定很大；有加速度的物体，速度不一定就是要增加的。

“加速度”量值确定调查第二、三、四题的设计是为了调查关于“加速度”的量值判定，学习者所掌握的情况。如图2所示，在调查中发现：52.9%的学生对于简单问题中涉及加速度计算时，认为比较容易；常常会出错的学习者占17.7%；认为很容易的占2.9%；而26.5%的学生会感觉有一些困难。当研究对象受力稍微复杂些时，能够顺利做出的学习者仅占23.5%；对于两个物体组成的系统，对常用的“整体法”和“隔离法”熟练掌握的只占5.9%，而大致掌握却应用不得当的占67.6%。

图2

在上述调查的基础上，笔者又设计了些例题，对研究对象进行访谈。结果表明，大多数学生不能把握好加速度的判定问题，原因是缺少相应的练习，也有很多是对牛顿第二定律没有好好掌握。当多个共点力作用于物体时，对力和加速度的瞬时对应关系没有好好把握。其次，对于“整体法”和“隔离法”，很多学生只是了解方法的内容，但大部分不会进行应用。

对于加速度值的确定中，牛顿第二定律F=ma无疑是应用最为频繁的，在讲解牛顿第二定律时，要强调力与加速度是瞬时关系：力为零，则加速度亦为零；力恒定，加速度也恒定，即力是加速度的决定量。而在涉及多个物体组成的系统时，加速度的确定相对来说会变得较为复杂，在应对这类题目时，教师更应该注重方法的传授。而对于一个方法的讲解，是需要根据不同的问题进行不同的分析。教师应选择代表性的问题，来引导学生熟练掌握。譬如说整体法与隔离法应用的先后顺序以及使用时机，对物体运动状态的把握，都是一个方法中极为重要的考点，只有将这些内容掌握了，学习者在面对复杂问题时才能做到胸有成竹。

对“加速度”理解运用情况的调查第五题的设计是为了调查学生对于加速度产生的根源是否清楚。如图3所示，调查结果发现，57.6%的学习者认为加速度的产生是因为物体受力不平衡，然而仍然有将近一半的学生对加速度的根源还是理解有误，认为加速度的产生是因为物体状态发生了改变或者是因为速度发生了变化的学习者占36.5%，剩余学生是不清楚加速度的来源。

图3

加速度是连接力学和运动学的桥梁，高一所涉及的运动中涉及加速度的包括匀变速直线运动、抛体运动、圆周运动。在这些运动中，加速度分别有不同的特点。第六题的设计则是为了调查学习者对以上运动中加速度不同点是否掌握清楚。然而调查结果表明，70.6%的学习者对于不同运动中的加速度特点及运用都很模糊。譬如在访谈中发现，有很多学生误认为匀速圆周运动就是匀速运动。出现这种错误的原因是学习者被“匀速”两字迷惑了。这主要是源于加速度概念在直线运动中反复强调，导致学习者逐渐形成一种思维定势。如果想要避免这种思维定势的影响，教师应该引导学生对不同运动中的加速度特点进行总结及对比，同时对于各类运动中学习者易出错的地方注重传授的方法。

譬如针对匀速圆周运动，学习者思维定势的克服可以列举大量的实例，让学生认识到速度是矢量，既有大小又有方向，因此二者中任何一个发生变化都属于变速运动；同时通过向心力演示器以及牛顿第二定律，让学习者明白，做匀速圆周运动的物体受力是不平衡的，始终有一个与速度方向垂直且一直指向圆心的力。如此，再根据加速度产生的根源，即可让学生理解向心加速度大小不变，而方向在随时间变化。它反映的是速度方向的改变，即让学生理解，所谓的匀速圆周运动，实质是匀速率圆周运动。